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1第7讲细胞的物质输入和输出考点一细胞的吸水、失水及物质跨膜运输的实例1.渗透作用原理(1)发生渗透作用的条件①具有半透膜。②膜两侧溶液具有浓度差。(2)渗透作用的实质：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数，导致蔗糖溶液液面上升。2.动植物细胞的渗透吸水和失水动物细胞细胞膜：相当于半透膜细胞质：有一定浓度，和外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度时，细胞吸水膨胀，反之细胞失水皱缩(2)成熟植物细胞的吸水和失水①当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。[诊断与思考]1.判断下列说法的正误(1)植物细胞的原生质层不包括细胞核(√)2(2)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞一定会发生质壁分离(×)(3)质壁分离过程中水分子的扩散只能单向进行(×)(4)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度(×)(5)所有小分子物质均可通过细胞膜进入细胞(×)(6)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的(×)2.下图甲是一个典型的渗透装置，作为成熟植物细胞也应符合渗透系统的全部条件。请指出图乙中与图甲a、b、c对应的结构分别是什么？提示与图甲中a相对应的为[①]细胞液，与b对应的为[⑥]原生质层，与c对应的是“外界溶液”。3.科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO4－4的培养液中培养，结果及分析如下：(1)实验结果①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。题组一利用系统的观点分析渗透作用的发生1.某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为()3答案B解析仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。2.把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如右图)，一段时间后液面的情况是()A.甲高于乙B.乙高于甲C.先甲高于乙，后乙高于甲D.先甲低于乙，后乙低于甲答案C解析在体积与质量百分比浓度相同的情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分整体表现为由乙向甲流动，导致甲侧液面越来越高，后来甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又从甲侧流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。题组二细胞吸水与失水的实验结果分析3.(2014·新课标Ⅱ，4)将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则()4A.实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高B.浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5mol·L－1之间答案D解析A项，通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1，表明细胞吸水导致细条变长；由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组实验前长度/实验后长度的值，说明a组吸水较多，b组吸水较少，所以实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的低。B项，分析柱状图可知，f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组。C项，水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP。D项，根据柱状图可知，在浓度为0.4mol·L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5mol·L－1的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5mol·L－1之间。4.如图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在A、B溶液中，细胞失水量的变化情况。相关叙述不正确的是()A.该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行B.若B溶液的浓度稍减小，则曲线中b点左移C.两条曲线的差异是由于A、B溶液浓度不同导致D.6min时取出两个细胞用显微镜观察，均可看到质壁分离现象答案C解析该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行，有大液泡，故A正确；若B溶液的浓度稍减小，细胞失水变慢变少，a点下降，质壁分离越慢，复原就越快，所以b点应左移，故B正确；两条曲线的差异可能是由于两种溶液溶质的差异，A溶液溶质不能被细胞吸收，细胞一直处于失水状态，B溶液溶质可能为小分子溶质如KNO3，可被细胞吸收造成质壁分离5复原，故C错误；6min时两个细胞都处于失水状态，均可看到质壁分离现象，故D正确。题组三探究膜的透性5.某渗透装置如图所示，烧杯中盛有蒸馏水，已知图中猪膀胱膜允许单糖透过。在倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。从理论上分析，该实验过程中最可能出现的实验现象是()A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降C.加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖D.加酶后，可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶答案B解析开始时，因烧杯中水分子通过半透膜进入漏斗内的速度大于漏斗内水分子进入烧杯中的速度，漏斗中液面上升，加酶后漏斗内液面继续上升，A错误；加酶后漏斗内液面继续上升，但一段时间后因蔗糖酶催化蔗糖水解形成单糖，而单糖能通过猪膀胱膜进入烧杯中，故会引起水分子进入烧杯中，漏斗内的液面下降，B正确；加酶前后，烧杯中都不能检测出蔗糖，因为蔗糖是二糖，不能通过半透膜，C错误；蔗糖能在蔗糖酶的作用下水解为可通过半透膜的葡萄糖和果糖，但蔗糖酶不能通过半透膜进入烧杯中，D错误。6.为探究膜的透性，设计了如图所示的实验装置，其中E、F、G为用猪膀胱制成的小袋，内盛有溶液甲或溶液乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管，起初3支小玻璃管内的液面高度相同，已知体积VGVE＝VF，甲、乙、丙三种溶液分别为质量浓度为0.2g/mL、0.1g/mL、0.3g/mL的蔗糖溶液。请据图回答下列问题：(1)几分钟后，3支小玻璃管中的液面将________(上升、下降)，其液面高度变化的大小排序是________________。(2)对比分析e、f小玻璃管中的现象可知，引起实验差异的原因是______________________。(3)若将两组这样的装置，一组放于37℃的恒温箱中，一组放于0℃的恒温箱中，几分钟后观察，可见两装置中e玻璃管的液面都下降，且放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱6中的下降速率大，说明____________________________________________________________。答案(1)下降g管＞f管＞e管(2)E、F中溶液浓度不同(3)温度影响物质跨膜运输的速率解析(1)丙溶液浓度高于甲、乙溶液浓度，所以三支小玻璃管的液面均下降。由于甲、丙溶液浓度差小于乙、丙溶液浓度差，所以与e管相比，f管液面下降幅度较大；由于G的体积大于F的体积，所以与f管相比，g管液面下降幅度较大。(2)E和F中的溶液浓度不同，所以e和f小玻璃管中的液面下降幅度不同。(3)与0℃相比，37℃条件下液面下降速率更大，说明温度影响物质跨膜运输的速率。1.走出渗透作用发生的“4”个误区(1)水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。(2)实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。(3)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。(4)如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。2.细胞吸水和失水的特点(1)运输方向：细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量梯度的跨膜运输过程。(2)运输特点：细胞吸水时，水分子也有从细胞出来的，细胞失水时，水分子也有进入细胞的，即无论细胞吸水还是失水，水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。3.验证渗透作用发生条件的方法(1)具有半透膜(2)半透膜两侧溶液具有浓度差考点二物质出入细胞的方式1.物质出入细胞的方式(连线)72.根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素(1)填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称甲：自由扩散；乙：协助扩散；丙：主动运输；a：载体蛋白。(2)填写以下有关跨膜运输方式的影响因素甲图：浓度差；乙图：浓度差和载体蛋白；丙图：载体蛋白和能量。[诊断与思考]1.判断下列说法的正误(1)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白协助(×)(2)除去细胞膜上的蛋白质不会影响对离子的吸收(×)(3)新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量(√)(4)在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中，Na＋流入和排出都是主动运输(×)(5)激素必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节(×)(6)相对分子质量较小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞(×)(7)RNA和蛋白质等大分子进出细胞核的方式属于胞吐或胞吞(×)2.比较物质进出细胞方式的不同，完善下列表格物质类别出入细胞方式物质转运方向载体蛋白耗能离子和小分子物质被动运输自由扩散高浓度→低浓度不需要不耗能协助扩散需要主动运输低浓度→高浓度耗能颗粒和大分子物质胞吞细胞外→细胞内不需要胞吐细胞内→细胞外3.根据影响物质跨膜运输的曲线确定物质进出细胞的方式(1)物质浓度8(2)氧气浓度(红细胞的主动运输与O2无关)题组一以图、表、线为载体的物质进出细胞方式的判断1.(2014·安徽，2)如图为氨基酸和Na＋进出肾小管上皮细胞的示意图，下表选项中正确的是()选项管腔中氨基酸→上皮细胞管腔中Na＋→上皮细胞上皮细胞中氨基酸→组织液A主动运输被动运输主动运输B被动运输被动运输被动运输C被动运输主动运输被动运输D主动运输被动运输被动运输答案D解析由图分析可知，氨基酸和Na＋由肾小管管腔进入肾小管上皮细胞的过程中，氨基酸由低浓度处向高浓度处运输，需要载体蛋白协助，是主动运输的过程；Na＋由高浓度处向低浓度处运输，并且需要载体蛋白，是被动运输中的协助扩散过程。氨基酸和Na＋由肾小管上皮细胞进入组织液的过程中，氨基酸由高浓度处向低浓度处运输，并且需要载体蛋白，是被动运输中的协助扩散过程；Na＋由低浓度处向高浓度处运输，并且需要载体蛋白和能量，是主动运输的过程。92.如图表示动物某组织细胞膜转运部分物质的示意图，与图中信息不相符的是()A.甲侧为细胞外，乙侧为细胞内B.Na＋既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输C.图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是ATPD.图示中葡萄糖跨膜运输的方式与细胞吸收甘油的方式相同答案D解析根据图示分析，图中Na＋以主动运输方式被运出细胞，K＋以主动运输方式进入细胞。细胞膜受刺激后，通透性改变，通过Na＋通道使Na＋内流，由高浓度到低浓度，所以甲侧为细胞外，乙侧为细胞内，A项正确；从图中可以看出，Na＋可以顺浓度梯度进行被动运输，也可以逆浓度梯度进行主动运输，B项正确；图示中葡萄糖的运输没有ATP参与，可能是协助扩散，例如红细胞吸收葡萄糖，C项正确；细胞吸收甘油的方式是自由扩散，D项错误。3.如图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是()A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响答案C解析据图分析，曲线a表示被转运分子的转运